2 Atome und ihre Bausteine

B a s i s w i s s e n C h e m i e
Von einer «Glühkathode» (Kathode, die beheizt wird) gelangen Elektronen
zur runden Anode, in deren Mitte sich ein Loch befindet. Die Elektronen, die
durch dieses Loch hindurchfliegen, treffen am Ende der Röhre, in der ein Vakuum
herrscht, auf eine weisse Schicht. Der Aufprall der Elektronen auf diese Schicht erzeugt
Leuchtpunkte.
Sir Josef J. Thomson (1856–1940) bestimmte 1897 mit Hilfe des Kathodenstrahlrohrs
das Verhältnis von Ladung und Masse der Teilchen durch Ablenkung
im elektrischen Feld. Der Forscher nahm dabei an, dass die Elektronen, wie sie seit
1881 vom englischen Physiker George J. Stoney (1826–1911) genannt wurden, die
Elementarladung tragen.
Verhältnis Elementarladung zur Masse eines Elektrons:
e = 1,759 · 10
11 C
m e
kg
e: Elementarladung; m e : Masse eines Elektrons; C: Einheit der Ladungsmenge (Abschnitt
2.2)
Nachdem Robert A. Millikan (1868–1953) in den Jahren 1909 bis 1913 die
Elementarladung e bestimmt hatte, liess sich mit der Beziehung von Thomson die
Elektronenmasse m e berechnen:
e = 1,602 · 10 –19 C
m e = 1,602 · 10–19 = 9,107 · 10 –31 kg bzw. m e = 9,107 · 10 –28 g
1,759 · 10 11
Elektronen müssen also Bestandteil der Atome sein, in diesem Fall der Atome des
Kathodenmaterials.
Die Entdeckung der Protonen
1886 verwendete Eugen Goldstein (1850–1930) ein Kathodenstrahlrohr (Abb.
2.11), das ein Loch (einen Kanal) in der Kathode enthielt (Kanalstrahlrohr). Als Füllgas
benutzte er Wasserstoff. Beim Anlegen einer Spannung konnte Goldstein beobachten,
dass neben den Kathodenstrahlen auch Strahlen in die Kathode einfielen
(Kanalstrahlen). Die Ladung dieser Teilchen musste demnach derjenigen der Elektronen
entgegengesetzt sein. Thomson sprach 1907 von einer positiven Strahlung.
Man konnte schliesslich feststellen, dass die Ladung der Protonen (protos gr. = der
Erste), wie Ernest Rutherford (1871–1937) die Teilchen 1920 nannte, die positive Elementarladung
tragen und 1837 (rund 2000) mal schwerer als die Elektronen sind.
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